Sistemas Operacionais

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1 Introdução Sistemas Operacionais Gerência do processador (Escalonamento) Aula 05 Objetivos de um sistema operacional são: Eficiência: relação entre o uso efetivo de um recurso e a quantidade desse recurso disponível no sistema para uso Conveniência: qualidade de serviço prestado ao usuário Não interferência É comum o compromisso entre eficiência e conveniência Duas visões: uma do usuário (conveniência), outra do sistema (eficiência) Deve ser eficaz: implica cuidar da eficiência sem esquecer da conveniência Noção de escalonamento de recursos Processador, memória e dispositivos de E/S Escalonamento vale tanto para processos como para threads Sistemas Operacionais 2 Escalonamento Níveis de escalonamento Conceito genérico: Ação de selecionar a próxima requisição a ser atendida por um serviço Cinco eventos: chegada, admissão, seleção, preempção e conclusão Criação Erro! Controle de multiprogramação Longo prazo chegada Escalonador admissão Fila de espera preempção seleção Recurso Existem diferentes níveis de escalonamento de processos Curto prazo: gerência do processador Médio prazo : gerência de memória Longo prazo : controle de admissão (grau de multiprogramação) suspenso Bloqueado suspenso Médio prazo Gerência do memória (E/S ou sincronização) dispatcher cedência Gerência do processador execução E/S ou sincronização Curto prazo Sistemas Operacionais 3 Sistemas Operacionais 4

2 Escalonador de curto prazo Gerência do processador Escalonamento curto prazo Processo de seleção de qual processo (thread) no estado usará a Algoritmo de escalonamento: COMO a escolha é feita Despachante (dispatcher): responsável pela troca de contexto Latência: tempo para parar um processo e iniciar o próximo P 1 P 2 Modo núcleo Salva contexto Salva contexto de P 1 Escalonador de P 2 Despachante (política) Despachante recupera contexto de P 1 Sistemas Operacionais recupera contexto de P 2 5 dispatcher P 1 Cedência execução E/S ou sincronização Modo usuário livre O escalonador é executado QUANDO um processo é criado* de vai para de retorna para de passa para * termina a execução Conceito de preempção Retirada involuntária (cedência) de um processo do estado Pode ser por tempo ou por prioridade Escalonadores preemptivos e não preemptivos (cedência voluntária) Sistemas Operacionais 6 Cedência E/S ou sincronização *se o escalonador for preemptivo por prioridade QUEM chama o escalonador? Objetivos gerais do escalonamento Interrupção de software (chamada de sistema) Término Liberação voluntária da Operação de E/S Primitiva de sincronização Interrupção de hardware Tempo Conclusão da operação de E/S Escalonadores Não preemptivo ou cooperativo: apenas via interrupção de software Preemptivo: interrupção de software e interrupção de hardware Sistemas não interativos Maximizar o número de tarefas por unidade de tempo (vazão ou throughput) Minimizar o tempo entre submissão e (tempo de retorno ou turnaround) Minimizar o tempo no estado (tempo de espera ou waiting time) Manter a ocupada a maior parte do tempo possível Sistemas interativos Responder rapidamente as requisições (tempo de resposta ou response time) Satisfazer as expectativas dos usuários (proporcionalidade, ou seja, tempo esperado para executar uma tarefa) Sistemas de tempo real Cumprir prazos no atendimento de eventos Previsibilidade ou determinismo Sistemas Operacionais 7 Sistemas Operacionais 8

3 Ciclo de e ciclo de E/S Algoritmos de escalonamento Processo realiza ciclos de e de E/S na sua execução Classificação de acordo com a duração relativa desses ciclos Limitado por ( bound): possui longos ciclos de uso da Limitado por E/S (I/O bound): possui curtos ciclos de uso da e faz E/S Objetivo é mesclar adequadamente processos bound e I/O bound Sucesso do escalonador Uso eficiente do processador e dos recursos de E/S (sobreposição dos ciclos) P i E/S P J (espera) E/S E/S Algoritmos básicos de escalonamento First Come, First Served Shortest Job First Por prioridade Round-Robin Múltiplas filas e múltiplas filas com realimentação Há outros Variações e combinação dos algoritmos básicos Tempo real (fora do contexto da disciplina) E/S ou sincronização Sistemas Operacionais 9 Sistemas Operacionais 10 First Come, First served (FCFS) Exemplo: First-Come, First-Served (FCFS) Implementado por uma fila em política FIFO Processos que entram em são postos no final da fila Seleciona para execução o processo que está na frente da fila Escalonador do tipo não preemptivo Vantagens e desvantagens Simples de implementar Tempo médio de espera variável Efeito comboio Processos I/O bound esperam (em ) por um bound Subutilização de I/O Processos saem do e esperam sua vez no estado Ordem de chegada: P 1, P 2, P 3 Diagrama de Gantt: 0 Processo Ciclo P 1 24 P 2 3 P 3 3 P 1 P 2 P Tempo de espera : P 1 = 0; P 2 =24; P 3 =27 Tempo médio: ( )/3 = 17 Ordem de chegada: P 2, P 3, P 1 Diagrama de Gantt: 0 E/S ou sincronização P 2 P 3 P Tempo de espera : P 1 = 6; P 2 =0;P 3 =3 Tempo médio: ( )/3 = 3 Sistemas Operacionais 11 Sistemas Operacionais 12

4 Shortest Job First (SJF) Exemplo: Shortest Job First Ordena crescentemente a lista de s em função do próximo ciclo de processador É um tipo de prioridade Pode ser não preemptivo ou preemptivo Depende o que acontece com um processo que chega no com ciclo menor do que resta ao processo que está usando o processado Shortest Remaining Time First (SRTF) Vantagens e desvantagens Algoritmo ótimo (tempo de espera) Conhecer o ciclo de processador futuro Não preemptivo Diagrama de Gantt: 0 P 1 P 2 P 4 Processo Chegada Ciclo 8 P P P P Tempo médio de espera: =(0+ (8-1) + (12-3) + (17-2))/4 = 7,75 P 3 Preemptivo Diagrama de Gantt: E/S ou sincronização P 1 P 2 P 4 P 1 P Tempo médio de espera: =(0+(1-1)+(5-3)+(10-1)+(17-2))/4 = 6.5 Sistemas Operacionais 13 Sistemas Operacionais 14 Prevendo o futuro... Exemplo de previsão do futuro Pode ser feito utilizando os tempos de ciclos já passados e realizando uma média exponencial Ciclo real Ciclo de : Real: Parâmetros: =0.5 0 =10 Previsto: (valores truncados) Previsto n Previsto n+1 Forma simplificada: Tempo_futuro_estimado = tempo_ultimo_ciclo + tempo_passado Fator fornece importância para o passado recente (último ciclo) ou para a história (ciclos passados) Sistemas Operacionais 15 Sistemas Operacionais 16

5 Escalonamento por prioridade Exemplo: por prioridade Prioridade é um valor numérico Usado para ordenar processos (crescente ou decrescente) Não há regra fixa para interpretar se menor valor é maior ou menor prioridade Em caso empate usa um critério (tie-break) Prioridade definida de formq Interna: dinâmica, em função de consumo de recursos Externa: fixa,ou estática, via programa ou configuração Problema com prioridades Inanição (starvation) Solução paliativa: envelhecimento (agging) Aumento (incremental) temporário de prioridade até processo ser executado, após execução retorna a prioridade original Processo Ciclo Prioridade P P P P P Diagrama de Gantt: Menor valor, maior prioridade Tempo médio de espera: =( )/5 = 8,2 E/S ou sincronização Sistemas Operacionais 17 Sistemas Operacionais 18 Round Robin (RR) Dimensionamento do quantum FCFS com preempção por tempo Implementação por uma fila circular (política FIFO) Cada processo recebe um tempo máximo para usar a Fatia de tempo (quantum ou time slice) Ao terminar o quantum é retirado da e volta a fila de s Problema: dimensionamento do quantum q q : degringola para política FCFS q 0 : excesso de chaveamento de contexto (perda de eficiência) Eficiência versus conveniência Eficiência q >> e Conveniência q e q q q e N *(q + e) N *(q + e) q q... q q = quantum; e = escalonador + dispachter e e e e... Solução: quantum variável e Sistemas Operacionais 19 Sistemas Operacionais 20

6 Exemplo: Round Robin Escalonamento multinível Processo Ciclo P 1 24 quantum = 4 P 2 3 P 3 3 Diagrama de Gantt: Tempo médio de espera: =( )/3 = 5,66 E/S ou sincronização Quando os processos podem ser classificados em grupos Exemplo: foreground x background; interativos x tempo real, sistema interativos x batch... Cada grupo é associado a uma fila Prioridades diferentes Busca um processo da primeira fila de mais alta prioridade não vazia Cada fila pode ter uma política diferente Pode ser não preemptivo ou preemptivo Não é propriamente uma política Fila 0 Término Dispatch Prioridade 0 Fila 1 Prioridade 1 Fila n Prioridade n Preempção Fila de s Espera por evento Sistemas Operacionais 21 Sistemas Operacionais 22 Escalonamento multinível com realimentação Leituras complementares Baseado em prioridades dinâmicas Pode ser preemptivo ou não preemptivo Aspectos a definir Quantidade de filas Algoritmo de escalonamento por fila Método para fazer o upgrade e o downgrade da prioridade Fila de entrada do processo Fila 0 Término Dispatch Prioridade 0 Fila 1 Prioridade 1 Fila n Prioridade n Preempção Fila de s Espera por evento A. Tanenbaum. Sistemas Operacionais Modernos (3 a edição), Pearson Brasil, Capítulo 2: seção 2.4 A. Silberchatz, P. Galvin; Sistemas Operacionais com Java. (7 a edição). Campus, Capítulo 5 (seções 5.1 a 5.5) R. Oliveira, A. Carissimi, S. Toscani; Sistemas Operacionais. Editora Bookman 4 a edição, 2010 Capítulo 4 (seções 4.4 e 4.5) Sistemas Operacionais 23 Sistemas Operacionais 24

7 Sistemas Operacionais 25 Sistemas Operacionais 26 Sistemas Operacionais 27 Despachante Passa o processador para o processo eleito pelo processador Troca de contexto Passa para modo usuário Inicia a execução do processo Processo A Processo B Salva estado no PCB 0... Restaura estado do PCB 1... Salva estado no PCB 1 Restaura estado do PCB 0 Apto ou Despachante Sistemas Operacionais 28

8 Escalonamento multinível com realimentação Múltiplas filas com realimentação Permite a migração de processos de uma fila para outra Baseado em prioridades dinâmicas Em função do tempo de uso da a prioridade do processo aumenta e diminui Possibilidade de trocar de fila (migração) Fila 0 Término Dispatch Prioridade 0 Fila 1 Prioridade 1 Fila n Prioridade n Preempção Fila de s Espera por evento Sistemas Operacionais 29 Sistemas Operacionais 30 Escalonador preemptivo por prioridades Tipos de escalonadores Múltiplas filas associadas ao estado Cada fila tem uma prioridade associada e uma política para selecionar os processos nessa fila (FIFO, SJF, Round-Robin,...) Funcionamento: 1. Quando um processo de maior prioridade que o processo em execução entrar no estado deve ocorrer uma preempção 2. Varre as filas de prioridades, da mais alta a mais baixa, até encontrar a primeira fila não vazia.. Idea é dar aos processos I/O bound uma prioridade maior. Fila 0 Término Dispatch Prioridade 0 Fila 1 Prioridade 1 Fila n Prioridade n Preempção Fila de s Espera por evento Escalonadores não preemptivos Escalona com base em interrupção de software (chamadas de sistema) Um processo fica até que Complete sua execução ( exit ou kill) Liberação voluntária do processador (chamada yield) Realize uma operação bloqueante (E/S, exclusão mútua ou sincronização) Escalonadores preemptivos Escalona com base em interrupções de hardware e de software Um processo fica até que: Mesmas situações de um escalonador não preemptivo Processo esgotou um tempo máximo de ciclo de processador (tempo) Processo de mais alta prioridade ficou pronto para executar (prioridade) Sistemas Operacionais 31 Sistemas Operacionais 32

9 Gerência do processador: escalonador de curto prazo Quando escalonar Ações no sistema operacional são vistas em dois níveis Política: diretrizes para tomar uma decisão (o QUE deve ser feito para...) Mecanismo: ações necessárias para implantar a política (COMO é feito para...) Escalonador é o mecanismo que define QUEM, entre os processos s, receberá o direito de usar a Aplica um algoritmo (política) que pode levar em contra uma combinação de prioridades e regras de desempate (tie break) entre processos Escalonador é executado QUANDO é realizada uma chamada de sistema (fazem o trânsito entre os estados, e ) interrupção de software Na ocorrência de interrupções de hardware s que causam o escalonamento Criação de processos Término de processos (voluntário ou involuntário) Bloqueio por operações de E/S, por exclusão mútua ou sincronização Conclusão de E/S Periodicamente Regra básica: Quando a ficar livre OU houver processo mais prioritário em Depende do tipo do escalonador (não preemptivo ou preemptivo) Preempção Poder do escalonador retirar o processador de um processo para dar a outro Sistemas Operacionais 33 Sistemas Operacionais 34 Tipos de escalonadores Ambientes de escalonamento Escalonadores não preemptivos Escalona com base em interrupção de software (chamadas de sistema) Um processo fica até que Complete sua execução ( exit ou kill) Liberação voluntária do processador (chamada yield) Realize uma operação bloqueante (E/S, exclusão mútua ou sincronização) Escalonadores preemptivos Escalona com base em interrupções de hardware e de software Um processo fica até que: Mesmas situações de um escalonador não preemptivo Processo esgotou um tempo máximo de ciclo de processador (tempo) Processo de mais alta prioridade ficou pronto para executar (prioridade) Os objetivos do escalonamento depende do tipo de sistema Não interativos (lote): executam tarefas sem contato direto com usuários Interativos: há um contato (interação) com usuários finais Sistemas de tempo real: possuem prazos para tratamento de eventos Metas comuns a todos tipos de sistema Garantir o cumprimento da política de escalonamento Dar a cada processo uma porção justa (cf. política) do tempo de processador Processos semelhantes devem ser tratados de mesma forma Evitar que processos sofram de postergação indefinida (starvation) Sistemas Operacionais 35 Sistemas Operacionais 36

10 Processos bound e I/O bound Execução em ambientes com multiprogramação Como atender os objetivos gerais do escalonamento? Analisando o comportamento dos processos Um processo é dito: Limitados por ( bound): ciclos longos de e uso esporádico de E/S Limitados por E/S (I/O bound): ciclos curtos de e espera de E/S frequentes Sem quantificação exata Situação ideal: misturar processos bound com I/O bound Executar os bounds quando os processos I/O bound estão s a espera de E/S sobreposição de tarefas de processamento e de E/S Processo 1 E/S Processo 2 E/S E/S Ocioso (não ocupado) tempo Processo 1: limitado por E/S (I/O bound) Processo 2: limitado por (cpu bound) Sistemas Operacionais 37 Sistemas Operacionais 38 Técnicas básicas para misturar bound e I/O bound Algoritmos de escalonamento Reordenamento Escalonar os processos em ordem diferente das suas chegadas/criação Variação de fatia de tempo Fornecer mais tempo de para os processo que assim necessitam Baseado em prioridades Processo em execução deve ser aquele com a maior prioridade Processos I/O bound recebem maior prioridade Duas opções: Quando a ficar livre, selecionar o de mais alta prioridade Retirar o processo (preempção) que está na para executar um de mais alta prioridade que acaba de entrar no estado Implementam uma política de seleção de processos Algoritmos não preemptivos (cooperativos) First-In First-Out (FIFO) ou First-Come First-Served (FCFS) Shortest Job First (SJF) Shortest Process Next (SPN) ou Shortest Request Next (SRN) High Response Ratio Next (HRRN) Algoritmos preemptivos Round robin (circular) Baseado em prioridades Há outros algoritmos de escalonamento (tempo real) fora de nosso contexto - Rate Monotonic (RM) Earliest Deadline First (EDF) etc... Sistemas Operacionais 39 Sistemas Operacionais 40

11 FIFO - First In First Out FIFO - First In First Out (cont.) First-Come, First-Served (FCFS) Adequado para sistemas em lote (batch) Simples de implementar (é um fila tradicional!!) Funcionamento: Processos são organizados por ordem de chegada no estado Processos que se tornam s são inseridos no final da fila Processo que está na frente da fila é o próximo a executar Processo A B C D Tempo Diagrama de Gantt Tempo médio de espera na fila de execução: Ordem A-B-C-D = ( ) / 4 = u.t. Ordem D-A-B-C = ( ) / 4 = u.t. Tempo médio de retorno (turnaround) na fila de execução: Ordem A-B-C-D = ((0+12)+ (12+8) +(20+15) + (35+5) ) / 4 = u.t. Ordem D-A-B-C = ((0+5) + (5+12) + (17+8) + (25+15) ) / 4 = u.t. Desvantagem: Prejudica processos I/O bound Sistemas Operacionais 41 Sistemas Operacionais 42 SJF - Shortest Job First SPN - Shortest Process Next Seleciona processo com menor tempo de execução estimado Introduz uma noção de prioridade (não preemptivo) Algoritmo ótimo (tempo de espera), isto é, fornece o menor tempo médio de espera para um conjunto de processos Processo A B C D Tempo Tempo de espera médio: ( )/4 = 10,75 u.t Tempo de retorno médio: ((0+5)+(5+8)+(13+12)+(25+15))/4 = 20,75 u.t. Também denominado de Shortest Request Next (SRN) Shortest Job First foi concebido para sistemas em lote (batch) Ambientes em lote se tem uma estimativa de tempo de execução dos jobs Conhecimento prévio do comportamento dos processos (jobs) Adaptação para sistemas interativos considerando cada ciclo de como se fosse um job SPN Problema: como determinar (estimar) o tempo de execução futuro? Resposta: prever o futuro com base no comportamento passado Sistemas Operacionais 43 Sistemas Operacionais 44

12 Leituras complementares A. Tanenbaum. Sistemas Operacionais Modernos (3 a edição), Pearson Brasil, Capítulo 2: seções a A. Silberchatz, P. Galvin; Sistemas Operacionais. (7 a edição). Campus, Capítulo 5 (seções 5.1, 5.2 e 5.3) R. Oliveira, A. Carissimi, S. Toscani; Sistemas Operacionais. Editora Bookman 4 a edição, 2010 Capítulo 4 (seções 4.4 e 4.5) criação A espera para usar a Término de E/S ou ocorrência de evento de sincronização Trocas de contexto execução Solicitação de E/S ou sincronização A espera de: Conclusão de E/S Sincronização Sistemas Operacionais 45 Sistemas Operacionais 46 Previsão por Média Exponencial Introdução Previsão futura Medida atual Fator de ponderação Considera apenas o histórico Considera apenas o último ciclo É o valor mais comumente usado Histórico de previsões O escalonador é a entidade do sistema operacional responsável por selecionar um processo** para executar no processador O objetivo é maximizar o uso do processador Típico de sistemas multiprogramados: batch, interativos ou tempo real Requisitos e restrições diferentes em relação a utilização da Duas partes: Escalonador: implementa um mecanismo e uma política de seleção Dispatcher: efetua a troca de contexto **ou thread Sistemas Operacionais 48

13 Diagrama de escalonamento Políticas preemptivas Processos (criação) Escalonador de longo prazo Escalonador de médio prazo Interrupção de tempo Fila de s Fila de suspensos () Filas de suspensos () Fila de s E/S ou sincronização Obs.: Fila não implica necessariamente em uma política FIFO Término Escalonador curto prazo Um processo fica até que ocorra Término de sua execução (conclusão) Liberação voluntária do processador Realize uma operação bloqueante (E/S ou sincronização bloqueantes) Interrupção de relógio (preempção por tempo) Processo de mais alta prioridade fique pronto para executar (preempção por prioridade) Sistemas Operacionais 49 Sistemas Operacionais 50 Chamadas de sistema Linux para tratamento de contexto FUNDAMENTAL para o trabalho prático da disciplina Escalonador Conjunto de funções *context( ) makecontext( ), setcontext(), getcontext() e swapcontext() USO I: USO II: makecontext( ) Realiza a criação de um contexto, isso é, cria uma estrutura de controle (estilo TCB), uma pilha e um ponto de execução (função) getcontext( ) Foto instantânea do executor de getcontext( ) USO III: swapcontext() Troca contexto entre duas estruturas de controle setcontext( ) Posiciona fluxo de controle no local indicado por makecontext() setcontext( ) Continua fluxo de execução para o local onde getcontext() foi feito, na verdade, para próxima instrução. swapcontext() É um mecanismo que define: QUEM, entre os processos s, receberá o direito de usar a Existência de uma política que pode levar em conta prioridades, regras de desempate (tie break) entre processos QUANDO deve ser executado Modos não preemptivo e preemptivo (tempo ou prioridade) CONSULTEM & ESTUDEM: Sistemas Operacionais 51 Sistemas Operacionais 52

14 Níveis de escalonamento Categorias de sistemas operacionais Na verdade, existem diferentes níveis de escalonamento Curto prazo Médio prazo Longo prazo O escalonador de curto prazo é o mais importante Ambientes diferentes, têm objetivos e requisitos diferentes Três grandes categorias Em lote (batch) Vazão, tempo de retorno e utilização da cpu Interativos Tempo de resposta proporcionalidade Tempo real Cumprimento de prazos Previsibilidade Sistemas Operacionais 53 Sistemas Operacionais 54 Escalonadores não preemptivos e preemptivos Introdução Uma vez selecionado, um processo utiliza o processador até que: Não preemptivo: Término de execução do processo Execução de uma requisição de E/S ou sincronização bloqueante Liberação voluntária do processador a outro processo (yield) Preemptivo: Término de execução do processo Execução de uma requisição de entrada/saída ou sincronização Liberação voluntária do processador a outro processo (yield) Interrupção de relógio (preempção por tempo) Processo de mais alta prioridade esteja pronto para executar (preempção por prioridade) Objetivos de sistema operacional são eficiência, conveniência e não interferência Eficiência é medida como a relação entre o uso efetivo de um recurso e a quantidade desse recurso disponível no sistema para o uso Um aspecto da conveniência é a qualidade de serviço prestado ao usuário É comum o compromisso entre eficiência e conveniência Ex.: tempo de resposta a um usuário versus uso eficiente do processador Gerência do processador busca usar eficazmente o processador Eficaz implica cuidar da eficiência sem esquecer da conveniência Há duas visões: uma do usuário (conveniência), outra do sistema (eficiência) Sistemas Operacionais 55 Sistemas Operacionais 56

15 Escalonador médio prazo Escalonador de médio prazo Determina quais processos têm permissão para competir pelo uso do processador Responsável por suspender/resumir processos Associado a gerência de memória (participa do mecanismo de swapping) Suporte adicional a multiprogramação Grau de multiprogramação efetiva (diferencia s dos s-suspensos) Trata apenas processos! suspenso Bloqueado suspenso Médio prazo Gerência de memória dispatcher execução E/S ou sincronização Curto prazo Gerência do processador Sistemas Operacionais 57 Sistemas Operacionais 58 Escalonador longo prazo Escalonador de longo prazo Determina a quantidade de processos que podem disputar recursos do sistema (memória e processador) Controle de admissão Controla o grau de multiprogramação do sistema Quantidade de processos existentes no sistema em um determinado instante de tempo Quanto maior a quantidade de processos, maior a chance do processador estar ocupado, mas Menos tempo por processo influenciando a eficiência devido ao tempo de troca de processos (sobrecusto do sistema operacional) Maior o tempo de resposta dos processos Trata apenas processos! suspenso Bloqueado suspenso Médio prazo Criação Gerência do memória Controle de multiprogramação Erro! Longo prazo dispatcher execução E/S ou sincronização Curto prazo Gerência do processador Sistemas Operacionais 59 Sistemas Operacionais 60

16 Despachante (dispatcher) Escalonador de curto prazo Ações a serem executadas: Recuperar o contexto do processo selecionado (PCB) Trocar o estado do processo selecionado para Carregar o contexto do processo selecionado (PCB) para a Chavear para modo usuário Iniciar o execução da instrução apontada pelo PC (program counter) P 1 Salva contexto de P 1 Escalonador (política) P 2 Salva contexto de P 2 Despachante recupera contexto de P 2 P 1 Despachante recupera contexto de P 1 Chaveamento de contexto Modo usuário Modo núcleo Determina qual processo em estado usará o processador Executado mais frequentemente que os escalonadores de médio e longo prazo Executado sempre que ocorre eventos importantes: Quando a se torna livre (ociosa) Quando processo de maior prioridade se torna (escalonador preemptivo) Chamadas de sistema (E/S, sincronização,, passagem voluntária) Sinais (interrupção software) Interrupções de hardware (tempo, conclusão de E/S, falta de páginas, proteção) Interrupções de exceções (overflow, underflow) Aborto de processos Trata processos e threads! Processo = 1 thread Sistemas Operacionais 61 Sistemas Operacionais 62 Objetivos gerais do escalonamento Políticas de escalonamento Maximizar a utilização do processador (eficiência) Maximizar a produção do sistema (throughput ou vazão) Número de processos completados por unidade de tempo Minimizar o tempo de execução ou retorno (turnaround) Intervalo entre a submissão até a conclusão de um determinado processo Minimizar o tempo de espera Tempo que um processo permanece na lista de s Minimizar o tempo de resposta Tempo decorrido entre uma requisição e sua realização (sistemas interativos) Em sistemas interativos priorizar a variância à média Justiça: Processos semelhantes devem ser tratados da mesma forma Evitar adiamento indefinido (postergação ou starvation) O objetivo é selecionar quem deverá usar o processador em um determinado instante de tempo Implementadas por algoritmos Existem dois modos: não preemptivos e preemptivos Preempção: capacidade de retirar um processo de execução Devem atender requisitos de acordo com o ambiente Sistemas em lote (batch): vazão, tempo de retorno e utilização da Sistemas interativos: tempo de resposta e proporcionalidade de uso Sistemas de tempo real: cumprimento de prazos e previsibilidade Sistemas Operacionais 63 Sistemas Operacionais 64

17 Políticas não preemptivas Prioridades e escalonadores não preemptivos Políticas preemptivas serão vistas na próxima aula Um processo fica até que Complete sua execução ( exit ou kill) Liberação voluntária do processador (chamada yield) Realize uma operação bloqueante (E/S ou sincronização bloqueantes) O que cutuca o escalonador são: Interrupções de exceção Interrupções de software, isso é, chamadas de sistema (e.g. exit(), yield(); read(); write(); send(); recv(); lock(), unlock(), wait()...) Interrupções de hardware, i.é., conclusão de E/S Para melhorar o desempenho é possível reordenar os processos que estão na lista de Pode considerar prioridades (mas não executa preempção) Prioridades Pode ser estática ou dinâmica Um processo no estado deve ter prioridade maior ou igual que qualquer outro processo no estado Pressupõe preempção (poder de retirar um processo da ) POSSÍVEL haver escalonador não preemptivos com prioridades Prioridade é usada como critério de seleção APENAS quando a ficar livre Problema de adiamento indefinido ou inanição (starvation) Processo de baixa prioridade não recebe a por sempre haver um processo de mais alta prioridade para ser executado SOLUÇÃO: envelhecimento (aging) Elevação temporária da prioridade de um processo Sistemas Operacionais 65 Sistemas Operacionais 66 High Response Ratio Next (HRRN) Forma de implementar envelhecimento (aging) Onde: Tempo de espera = tempo passado no estado desde sua entrada nele Tempo de serviço = tempo necessário a execução (ciclo de + ciclo de E/S) Sistemas Operacionais 67